امکان ساخت ترانزیستورهای گرافنی

مهندسین دانشگاه صنعتی
شریف، راهکاری برای ایجاد گاف انرژی در نوارهای انرژی گرافن ارائه دادند و
توانستند مشکل عدم امکان قطع هدایت الکتریکی گرافن را حل نمایند.

گرافن به صورت یک بلور دو بعدی با چیدمان شش ضلعی از اتم‌های کربن است. در این
نیمه‌رسانا، گاف انرژی، بین نوارهای انرژی هدایت و ظرفیت وجود ندارد. عدم وجود
گاف انرژی در ساختار نوارهای انرژی گرافن، سبب ایجاد ویژگی‌های الکترونیکی،
نوری و مکانیکی منحصر به فرد، در این ماده شده است که کاربردهای جالبی را برای
این ماده موجب شده‌است. در این ماده، امکان کنترل هدایت الکتریکی به‌وسیلۀ
اعمال ولتاژ گیت خارجی وجود دارد ولی به علت عدم وجود گاف انرژی، امکان قطع
هدایت وجود ندارد.

مهندس بهناز قره‏خانلو، راه حل این مشکل را ایجاد گاف انرژی در نوارهای انرژی
گرافن دانست و افزود: «یکی از راه‌های ایجاد گاف انرژی، ایجاد نقص‌های خنثی در
بلور گرافن است. نقص‌های خنثی، فضاهای خالی هستند که در اثر حذف برخی اتم‌های
کربن از شبکه گرافن، به وجود می‌آیند. همچنین با الگوسازی مناسب این نقص‌ها در
ساختار گرافن تک لایه، می‌توان گاف انرژی ایجاد شده در نقاط دیراک را کنترل
نمود.

نتایج حاصل از تغییر تعداد و موقعیت اتم‌های حذف شده از شبکه گرافن، روی گاف
انرژی قابل استخراج است که از این نتایج می‌توان در ساخت قطعات الکترونیک بر
مبنای دیود و ترانزیستورهایی از جنس گرافن بهره برد.

جزئیات این پژوهش که با راهنمایی دکتر سینا خراسانی و همکاری مرجان علوی انجام
شده، در مجله Semiconductor Science and Technology (جلد۲۳، صفحات (۵) ۷۵۰۲۶ ،
سال ۲۰۰۸) منتشر شده است.